Toisten harmonisten viritys laajassa spektrissä

Toisten harmonisten viritys laajassa spektrissä

Sen jälkeen kun toisen asteen epälineaaristen optisten vaikutusten löytäminen 1960-luvulla on herättänyt tutkijoiden laajan kiinnostuksen, toistaiseksi toiseen harmoniseen ja taajuusvaikutukseen perustuvat extreme Ultravioletista Far Infrapuna -kaistan kanssalaserit, edisti huomattavasti laserin kehitystä,optinenTietojenkäsittely, korkearesoluutioinen mikroskooppinen kuvantaminen ja muut kentät. Epälineaarisen mukaanoptiikkaja polarisaatioteoria, tasaisen tilauksen epälineaarinen optinen vaikutus liittyy läheisesti kidesymmetriaan, ja epälineaarinen kerroin ei ole nolla vain ei-keskustan inversion symmetrisessä väliaineessa. Toisen toisen asteen epälineaarisena vaikutuksena toiset harmonikat estävät suuresti niiden tuottamista ja tehokasta käyttöä kvartsikuitussa amorfisen muodon ja keskuksen inversion symmetrian takia. Tällä hetkellä polarisaatiomenetelmät (optinen polarisaatio, lämpöpolarisaatio, sähkökentän polarisaatio) voivat tuhota keinotekoisesti optisen kuidun materiaalikeskuksen symmetrian ja parantaa tehokkaasti optisen kuidun toisen asteen epälineaarisuutta. Tämä menetelmä vaatii kuitenkin monimutkaista ja vaativaa valmistelutekniikkaa, ja se voi vastata vain kvasifaasin sovitusolosuhteisiin erillisillä aallonpituuksilla. Kaiku -seinämuotoon perustuva optinen kuituresonanssirengas rajoittaa toisen harmonian leveää spektrin viritystä. Katkaisemalla kuidun pintarakenteen symmetria, erityisrakenteen kuidun pinta toiset harmoniset harmoniset harmonikat paranevat tietyssä määrin, mutta silti riippuvat femtosekunnin pumpun pulssista, jolla on erittäin suuri piikkiteho. Siksi toisen asteen epälineaaristen optisten vaikutusten tuottaminen kaikissa kuiturakenteissa ja muuntamistehokkuuden parantaminen, etenkin laaja-spectrium-toisen harmonisten, vähävirran, jatkuvan optisen pumppauksen, muodostuminen ovat perusongelmia, jotka on ratkaistava epälineaaristen kuituoptiikan ja laitteiden alalla ja joilla on tärkeä tieteellinen merkitys ja laaja sovellusarvo.

Kiinan tutkimusryhmä on ehdottanut kerrostettua gallium-selenidikitefaasin integrointijärjestelmää mikro-nanokuidun kanssa. Hyödyntämällä korkean toisen asteen epälineaarisuutta ja galliumselenidikiteiden pitkän kantaman järjestystä, toteutetaan laaja spektrin toisen harmoninen heräte ja montaajuusmuutosprosessi, joka tarjoaa uuden ratkaisun moni-parametristen prosessien parantamiseen kuidussa ja laajakaistan valmisteluunvalonlähteet. Toisen harmonisen ja summan taajuusvaikutuksen tehokas viritys järjestelmässä riippuu pääasiassa seuraavista kolmesta avainolosuhteesta: pitkä valon vuorovaikutusetäisyys gallium-selenidin jamikro-nanokuitu, kerrostettujen gallium-selenidikiteiden korkean asteen epälineaarisuus ja pitkän kantaman järjestys ja perustaajuuden ja taajuuden kaksinkertaistumisen vaiheen sovitusolosuhteet täyttyvät.

Kokeessa liekin skannausjärjestelmän valmistamalla mikro-nanokuidulla on yhtenäinen kartioalue millimetrin luokkaa, joka tarjoaa pitkän epälineaarisen toimintapituuden pumpun valolle ja toiselle harmoniselle aaltolle. Integroidun galliumselenidikiteiden toisen asteen epälineaarinen polarisoituvuus ylittää 170 PM/tilavuus/tilavuus, mikä on paljon suurempi kuin optisen kuidun luontainen epälineaarinen polarisoituvuus. Lisäksi galliumselenidikidiston pitkän kantaman järjestetty rakenne varmistaa toisen harmonisten jatkuvien faasin häiriöiden, antaen täyden pelin suuren epälineaarisen vaikutuksen pituuden eduksi mikro-nanokuidussa. Vielä tärkeämpää on, että vaiheen yhteensovittaminen optisen pohjatilan (HE11) ja toisen harmonisen korkean järjestyksen (EH11, HE31) välillä toteutetaan säätelemällä kartion halkaisijaa ja säätelemällä sitten aaltojohtohajoaminen mikro-nanokuidun valmistuksen aikana.

Yllä olevat olosuhteet luovat perustan mikro-nanokuidun tehokkaalle ja laajakaistaiselle herätykselle. Koe osoittaa, että toisen harmonian lähtö Nanowatt -tasolla voidaan saavuttaa 1550 nm: n pikosekunnin pulssilaserpumpun alla, ja toinen harmoninen voidaan herättää tehokkaasti myös saman aallonpituuden jatkuvan laserpumpun alla ja kynnysteho on niin alhainen kuin useita satoja mikrowatteja (kuva 1). Lisäksi, kun pumpun valo laajennetaan kolmeen erilaiseen jatkuvan laserin aallonpituuteen (1270/1550/1590 nm), kolmen toisen harmonisen (2W1, 2W2, 2W3) ja kolmen summan taajuussignaalit (W1+W2, W1+W3, W2+W3) havaitaan kuudessa taajuuskeskustelujen aallonpituudessa. Korvaamalla pumpun valo erittäin säteilevällä valoa säteilevällä diodilla (kelkka) valonlähteellä kaistanleveydellä 79,3 nm, syntyy leveä spektrin toinen harmoninen kaistanleveys 28,3 nm (kuva 2). Lisäksi, jos kemiallisen höyryn laskeutumistekniikkaa voidaan käyttää tämän tutkimuksen kuivasiirtotekniikan korvaamiseen ja vähemmän gallium-selenidikiteiden kerroksia voidaan kasvattaa mikro-nanokuidun pinnalla pitkillä etäisyyksillä, toisen harmonisen muuntamistehokkuuden odotetaan paranevan edelleen.

KUVA. 1 sekunti harmoninen generaatiojärjestelmä ja johtaa kuiturakenteeseen

Kuva 2 Multi-aallonpituuden sekoitus ja leveä spektrin toinen harmoniset harmonikat jatkuvan optisen pumppauksen alla